利用高含鹽氨基酸廢水發(fā)酵生產(chǎn)飼用漢遜德巴利酵母的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用高含鹽氨基酸廢水發(fā)酵生產(chǎn)飼料用漢遜德巴利酵母的方法，步驟為：1.飼料菌株的馴化培養(yǎng)：通過連續(xù)馴化培養(yǎng)的手段，提高菌株對(duì)高含鹽氨基酸廢水的耐受力；2.菌株的發(fā)酵，在合適的發(fā)酵條件下，于發(fā)酵罐中通過一定時(shí)間的液體通氣培養(yǎng)后得到飼料用酵母菌體。離心收集菌體后于70℃烘箱內(nèi)干燥至恒重后稱重。經(jīng)計(jì)算每升高含鹽氨基酸廢水最高可獲得150g飼料用漢遜德巴利酵母菌體。利用本發(fā)明方法，可有效利用廢水中含有的氨基酸、微量元素和生長因子，大大降低飼料用漢遜德巴利酵母的生產(chǎn)成本，同時(shí)還大為減小了污水處理負(fù)荷，達(dá)到了綜合利用的效果，具有顯著的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。
【專利說明】利用高含鹽氨基酸廢水發(fā)酵生產(chǎn)飼用漢遜德巴利酵母的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及廢水資源的綜合利用領(lǐng)域，更具體的說是一種利用高含鹽氨基酸廢水發(fā)酵生產(chǎn)飼料用漢遜德巴利酵母的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)世界衛(wèi)生組織調(diào)查，世界上有70%的人喝不到安全衛(wèi)生的飲用水，每天有2.5萬人死于與污水或惡劣衛(wèi)生條件相關(guān)的疾病；到2050年，預(yù)計(jì)全世界會(huì)有大約70億人面臨用水短缺。我國有82%的人飲用淺井和江河水，其中細(xì)菌污染超過衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的占75%，受到有機(jī)物污染的飲水人口約1.6億。其中工業(yè)排放的污水是水污染的主要來源。經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，全國每年廢水排放量659.2億噸。其中，工業(yè)廢水排放量230.9億噸，占廢水排放總量的35.0%。實(shí)際上，排污水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這個(gè)數(shù)，因?yàn)樵S多鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)工業(yè)污水排放量難以統(tǒng)計(jì)。
[0003]我國是氨基酸生產(chǎn)大國，大部分生產(chǎn)半胱氨酸的企業(yè)采取的生產(chǎn)方法都是毛發(fā)酸法水解法，每年產(chǎn)生的高含鹽氨基酸廢水不僅數(shù)量巨大，且污染物濃度高，其COD濃度為50~80g/L,氨氮濃度為5~8g/L,總氯濃度為80_180g/L,屬典型的高濃度有機(jī)、氨氮、高鹽分、強(qiáng)酸性廢水，處理難度和負(fù)擔(dān)極大，由此造成的環(huán)境污染問題已成為制約氨基酸生產(chǎn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。然而，氨基酸生產(chǎn)中的高濃度廢水含又有很多寶貴的資源，如氨基酸、蛋白質(zhì)等固體物質(zhì)懸浮物、多種無機(jī)鹽、有機(jī)酸及還原糖等，全氮(N)含量高達(dá)75-150g/L，氨基酸含量高達(dá)150-300g/L。同時(shí)該廢水中不含難分解的有毒、有害物質(zhì)。這種含氨基酸廢水的大量排放不僅污染了環(huán)境還浪費(fèi)了很多有實(shí)用價(jià)值的氨基酸。在目前國際經(jīng)濟(jì)增幅轉(zhuǎn)緩的大背景下，嘗試“節(jié)能減排”清潔生產(chǎn)理念將為氨基酸生產(chǎn)企業(yè)帶來新的機(jī)遇，也是發(fā)酵工業(yè)面臨的重大科研課題。
[0004]目前，對(duì)于高含鹽氨基酸廢水的處理，國內(nèi)外尚無成熟的可普遍推廣的處理工藝。目前所報(bào)道的氨基酸廢水處理方法主要有電滲析法、超濾法、生化法等，但電滲析和超濾法因投資和運(yùn)行成本高、維護(hù)不便等缺點(diǎn)限制了該方法的推廣；而生化法因其投資和運(yùn)行成本低，技術(shù)成熟，不產(chǎn)生二次污染，運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)在有機(jī)廢水處理中得到世界性的關(guān)注。目前這種方法存在的問題是，對(duì)中低濃度污水較為合適，但不適合處理高濃度的氨基酸廢水。高濃度的氨基酸廢水因較高濃度NH3-N和高濃度的鹽，會(huì)對(duì)厭氧及好氧的微生物產(chǎn)生強(qiáng)烈的抑制作用，使生化反應(yīng)效果較差，處理后的水不易穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。若將污水高倍稀釋，又大大增加了處理量，同時(shí)廢水中的優(yōu)質(zhì)氨基酸資源都白白浪費(fèi)掉了。目前也有人采用先對(duì)高濃度氨基酸廢水進(jìn)行預(yù)處理(濃縮回收其氨基酸成分)，然后再用生物技術(shù)處理低濃度的混合廢水。這種方法是處理氨基酸廢水的一種有效方法，既回收了氨基酸，又降低了生物處理的負(fù)擔(dān)。但是整個(gè)處理方法上存在濃縮處理過程成本高，耗時(shí)費(fèi)力，資源回收與廢水處理相脫節(jié)，且有高溫蒸發(fā)濃縮后有機(jī)物容易變質(zhì)等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是在于提供一種利用高含鹽氨基酸廢水發(fā)酵生產(chǎn)飼料用漢遜德巴利酵母的方法，其工藝簡單，成本低廉，將高鹽氨基酸廢水處理和發(fā)酵生產(chǎn)直接結(jié)合，免去了一切中間預(yù)處理步驟，實(shí)現(xiàn)高濃度污水的直接生物利用，在低成本地實(shí)現(xiàn)變廢為寶的同時(shí)還減少了排放，經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益顯著。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施:
[0007]—種利用高含鹽氨基酸廢水發(fā)酵生產(chǎn)飼料用漢遜德巴利酵母的方法，其步驟是:
[0008](1)飼料菌株的連續(xù)馴化培養(yǎng)，具體如下:先配制含不同濃度梯度的高含鹽氨基酸污水的液體培養(yǎng)基，加1.5%-2.5% (質(zhì)量體積比)瓊脂制成固體培養(yǎng)基。將飼料用漢遜德巴利酵母按常規(guī)方法活化后，依次接種到上述不同濃度梯度的固體培養(yǎng)基上進(jìn)行連續(xù)傳代培養(yǎng)(培養(yǎng)溫度為15-35°C)，逐步提高菌種的耐鹽能力。經(jīng)過兩個(gè)月的連續(xù)培養(yǎng)，最終菌株能在高含鹽氨基酸廢水占培養(yǎng)基總質(zhì)量45-55%左右的上述培養(yǎng)基中生長。
[0009](2)發(fā)酵:將步驟(1)馴化的漢遜德巴利酵母菌株按接種量0.5-5%接種至以高含鹽氨基酸廢水為氮源的發(fā)酵培養(yǎng)基中，在15-35°C,轉(zhuǎn)速為100-300rpm/min的條件下于發(fā)酵罐中進(jìn)行液體發(fā)酵,通氣系數(shù)為0.2-0.8 (每分鐘通入發(fā)酵液體積0.2-0.8倍的過濾空氣)，發(fā)酵2-7d后4000r/min離心IOmin收集菌體后將其置于70°C恒溫干燥箱中，干燥至恒重后稱重。經(jīng)計(jì)算，按此方法每升高含鹽氨基酸廢水可經(jīng)生物轉(zhuǎn)化最高可獲得150g酵母菌體。
[0010]所述的高含鹽氨基酸廢水來自毛發(fā)酸法水解生產(chǎn)氨基酸的企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水，全氮(N)含量為75-150g/L，氨基酸含量為150-300g/L，氯離子含量為80_180g/L。
[0011]所述的飼料用漢遜德巴利酵母為來源于中國普通微生物菌種保藏中心的漢遜德巴利酵母(Debaryomyces hansenii ) CGMCC2.33。
[0012]所述的含不同濃度梯度的高含鹽氨基酸廢水的液體培養(yǎng)基，其高含鹽氨基酸廢水的濃度分別為125g/L，250g/L，330g/L，400g/L及500g/L，其他化學(xué)基質(zhì)組分為:碳源(按葡萄糖計(jì)):30-140g/L、磷酸二氫鉀(KH2PO4):5-22.5g/L，酵母粉:3_15g/L，硫酸鎂(MgSO4):3-13.5g/L，碳酸鈣(CaC03):0.75_3g/L，硫酸亞鐵(FeSO4): 1.5_6g/L，培養(yǎng)基 pH 為 3.5-7.5 ；其中，碳源為下述的一種或多種糖類的混合物:葡萄糖；蔗糖；糖蜜；玉米淀粉酶解液；紅薯淀粉酶解液或木薯淀粉酶解液。
[0013]所述的玉米淀粉酶解液；紅薯淀粉酶解液或木薯淀粉酶解液是以常規(guī)酶法水解制備而成(或參見:劉亞偉.玉米淀粉生產(chǎn)及轉(zhuǎn)化技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003:296.)
[0014]所述的以高含鹽氨基酸廢水為氮源的發(fā)酵培養(yǎng)基，其配方為:高含鹽氨基酸污水:125g/L-330g/L,碳源:30-100g/L，磷酸二氫鉀(KH2PO4):5_15g/L，酵母粉:0_10g/L，硫酸鎂(MgSO4):3-9g/L，碳酸鈣(CaCO3):0.75_2g/L，硫酸亞鐵(FeSO4):1.5_4g/L，培養(yǎng)基 pH 為
3.5-7.5 ;其中，碳源為下述的一種或多種糖類的混合物:葡萄糖、蔗糖、糖蜜，玉米淀粉酶解液、紅薯淀粉酶解液或木薯淀粉酶解液。
[0015]作為優(yōu)選，步驟(1)中馴化培養(yǎng)的培養(yǎng)溫度為20_35°C，馴化培養(yǎng)的培養(yǎng)基pH為5-6.5。
[0016]作為優(yōu)選，步驟(2)中所述的發(fā)酵培養(yǎng)基，培養(yǎng)基pH為5-6.5。
[0017]作為優(yōu)選，步驟(2)中的培養(yǎng)溫度為20_35°C，培養(yǎng)時(shí)間為3_5d。[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019]本發(fā)明中的菌株經(jīng)過連續(xù)馴化培養(yǎng)后，能以高濃度高含鹽氨基酸廢水作為氮源而快速生長，這樣就成功地將高含鹽氨基酸廢水的凈化處理和發(fā)酵生產(chǎn)直接結(jié)合，免去了中間預(yù)處理步驟，實(shí)現(xiàn)了氨基酸廢水的低成本資源化利用，既可以回收大量有用物質(zhì)，降低發(fā)酵生產(chǎn)的成本，同時(shí)還減少了污水的排放，具有很強(qiáng)的競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)。以武漢某半胱氨酸生產(chǎn)企業(yè)為例，其以各種動(dòng)物毛發(fā)為原料生產(chǎn)各種氨基酸，年產(chǎn)生廢液約I萬噸；如廢液完全利用，可年發(fā)酵生產(chǎn)1200-1500噸飼料酵母，達(dá)到6000-7500萬的年產(chǎn)值，同時(shí)還可以減少高COD值廢水的排放，減輕污水處理裝置負(fù)荷，生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益顯著。
[0020]本發(fā)明中所得到的耐鹽菌株是以傳統(tǒng)的飼料用漢遜德巴利酵菌株為出發(fā)菌株用傳統(tǒng)方法進(jìn)行馴化培養(yǎng)產(chǎn)生了生理適應(yīng)性而得到的，沒有改變其遺產(chǎn)特征，具有非常好的生物安全性，可直接用于生產(chǎn)。
[0021]本發(fā)明馴化培養(yǎng)的耐鹽菌株生活力強(qiáng)，氮源利用效率高，在發(fā)酵罐小試規(guī)模下，SP可達(dá)到每升廢水原液產(chǎn)出150g酵母菌體的生產(chǎn)水平，單從經(jīng)濟(jì)上講就具有很高的應(yīng)用推廣潛力。
[0022]利用本發(fā)明馴化培養(yǎng) 的菌株，可將高含鹽氨基酸廢水處理和發(fā)酵生產(chǎn)直接結(jié)合，免去了一切中間預(yù)處理步驟，實(shí)現(xiàn)高濃度污水的直接生物利用，在低成本地實(shí)現(xiàn)變廢為寶的同時(shí)還減少了排放，經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益顯著。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步闡述；但是本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
[0024]以下實(shí)施例中使用的微生物，全部為公眾可以獲得的常規(guī)菌種。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以使用其他的漢遜德巴利酵母菌種來驗(yàn)證本發(fā)明的技術(shù)方案。所述技術(shù)方案，如未特別說明，均為常規(guī)技術(shù)方案，所用試劑均為本領(lǐng)域常用試劑。
[0025]實(shí)施例1:飼料用漢遜德巴利酵母菌種的馴化培養(yǎng)。
[0026]1.取來自武漢某氨基酸廠，毛發(fā)酸法水解生產(chǎn)半胱氨酸后的廢液，作為下面所需的高含鹽氨基酸廢水之用。其成分表如下:
[0027]表1氨基酸廢水相關(guān)元素含量
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種利用高含鹽氨基酸廢水發(fā)酵生產(chǎn)飼料用漢遜德巴利酵母的方法，其步驟是: (1)飼料菌株的連續(xù)馴化培養(yǎng)，具體如下:先配制含不同濃度梯度的高含鹽氨基酸污水的液體培養(yǎng)基，加1.5%-2.5%質(zhì)量體積比瓊脂制成固體培養(yǎng)基；將飼料用漢遜德巴利酵母按常規(guī)方法活化后，依次接種到上述不同濃度梯度的固體培養(yǎng)基上進(jìn)行連續(xù)傳代培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度為15_35°C，逐步提高菌種的耐鹽能力，最終菌株能在高含鹽氨基酸廢水占培養(yǎng)基總質(zhì)量45-55%的上述培養(yǎng)基中生長； (2)發(fā)酵:將步驟(1)馴化的漢遜德巴利酵母菌株按接種量0.5-5%接種至以高含鹽氨基酸廢水為氮源的發(fā)酵培養(yǎng)基中，在15-35°C，轉(zhuǎn)速為100-300 rpm/min的條件下于發(fā)酵罐中進(jìn)行液體發(fā)酵，通氣系數(shù)為0.2-0.8，發(fā)酵2-7 d后4000 r/min離心10 min收集菌體后將其置于70°C恒溫干燥箱中，干燥至恒重后稱重； 所述的高含鹽氨基酸廢水來自毛發(fā)酸法水解生產(chǎn)氨基酸的企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水，全氮含量為75-150 g/L，氨基酸含量為150-300 g/L，氯離子含量為80-180 g/L ； 所述的飼料用漢遜德巴利酵母為來源于中國普通微生物菌種保藏管理中心的漢遜德巴利酵母(ZfeAarjOffiiFcei1S hansenii ) CGMCC2.33 ； 所述的含不同濃度梯度的高含鹽氨基酸廢水的液體培養(yǎng)基，其高含鹽氨基酸廢水的濃度分別為125 g/L, 250 g/L, 330 g/L, 400 g/L及500 g/L，其他化學(xué)基質(zhì)組分為:碳源:30-140 g/L、磷酸二氫鉀:5-22.5 g/L，酵母粉:3-15 g/L，硫酸鎂:3-13.5 g/L，碳酸鈣:0.75-3 g/L，硫酸亞鐵:1.5-6 g/L，培養(yǎng)基pH為3.5-7.5 ;其中，碳源為下述的一種或多種糖類的混合物:葡萄糖；蔗糖；糖蜜；玉米淀粉酶解液；紅薯淀粉酶解液或木薯淀粉酶解液； 所述的高含鹽氨基酸廢水為氮源的發(fā)酵培養(yǎng)基，其配方為:高含鹽氨基酸污水:125 g/L-330 g/L，碳源:30-100 g/L，磷酸二氫鉀:5-15 g/L，酵母粉:0-10 g/L，硫酸鎂:3_9 g/L,碳酸鈣:0.75-2 g/L，硫酸亞鐵:1.5-4 g/L，培養(yǎng)基pH為3.5-7.5 ;其中，碳源為下述的一種或多種糖類的混合物:葡萄糖；蔗`糖；糖蜜；玉米淀粉酶解液、紅薯淀粉酶解液或木薯淀粉酶解液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(1)中培養(yǎng)溫度為20-35°C，培養(yǎng)基pH為5-6.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(2)中所述的發(fā)酵培養(yǎng)基pH為5-6.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(2)中的培養(yǎng)溫度為20-35°C，培養(yǎng)時(shí)間為3-5 do
【文檔編號(hào)】A23K1/00GK103642706SQ201310643597
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】胡征, 楊波, 劉志剛 申請(qǐng)人:湖北工業(yè)大學(xué)